In dieser Arbeit werden elektronische und strukturelle Dynamiken durch Femtosekundenpuls injizierte kleine Polaronen in Lithiumniobat betrachtet, sowie die Auswirkungen auf die nichtlineare Optik mit Schwerpunkt auf die Holographie und den mittleren infraroten Spektralbereich untersucht.

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The conducted study on the southern river otter Lontra provocax presents for the first time substantial data and analyses on preferred habitat components, activity pattern, prey availability, diet composition and potential food competitors, as well as a first attempt in age determination. Three southern river otter (1,2) were successfully equipped with radio transmitter. Both females were classified as resident whereas the male southern river otter was classified as temporary resident. Home range (FK 95) was 14358 m and 17675 m respectively. As only one home range was accessible for habitat analysis, the preferred habitat structures were analysed. Thus the plant Chusquea quila is most important for den sites in anthropogenic modified areas. In natural habitat dens were encountered under big trees and overhanging roots. Hunting areas in anthropogenic modified regions show considerably more woody debris than non-hunting areas, as the main prey the crayfish Samastacus spinifrons hides in this substrate. Most of their time southern river otter spent in their dens (60 %). Lontra provocax show cathemeral behaviour and when being active, the time bouts of movement behaviour averaged 2:18 hours.The crustacean species Samastacus spinifrons was the most encountered aquatic prey species in abundance and in total biomass in the river Queule and in the diet of Lontra provocax. Likewise fish may play an important role to meet the southern river otter s daily metabolic requirements. Monthly collected water samples even close to villages, had physico-chemical parameter values well below critical or toxic levels on aquatic species. Age determination was conducted on four male skulls of southern river otter. Tooth wears; tooth abrasions; dental pulp; relative width of dental pulp, incremental cementum lines and sutures of the skull were used for age determination. The animals were classified as juvenile (1), subadult-adult (1) and senior (2).

In der vorliegenden Arbeit werden die nichtlinearen optischen Eigenschaften der Materialien Lithiumniobat und Di-Zinn-Hexathiohypodiphosphat aufgrund der Suszeptibilität 3. Ordnung und kleiner Polaronen untersucht. Zudem wird gezeigt, dass die Interferenz verschiedenfarbiger Laserpulse die Aufzeichnung von statischen und dynamischen holographischen Gittern ermöglicht. Ein Teil dieser Arbeit ist in den im Anhang angegebenen 6 Publikationen bereits veröffentlicht. Lithiumniobat wird mit einer Erweiterung des Z-Scan Experiments untersucht, welches die Pulslängenabhängige Messung der nichtlinearen Absorption und der nichtlinearen Brechungsindexänderung ermöglicht. Dabei konnte festgestellt werden, dass bei sehr kurzen Pulslängen von 70 fs ein Effekt der Polaronen auf die nichtlineare Absorption vernachlässigbar ist und die Zwei-Photonen-Absorption die nichtlineare Absorption dominiert. Mit größerer Pulslänge gibt es allerdings Abweichungen zwischen der Theorie der Zwei-Photonen-Absorption und den Messergebnissen. Mit der Entwicklung eines Polaronen-Anregungs-Modells, welches eine polaronische Absorption aufgrund wiederholtem optisch induziertem Hopping annimmt, konnte dieser Effekt konsistent erklärt werden. Die Messungen der nichtlinearen Brechungsindexänderung lassen darauf schließen, dass sowohl freie Ladungsträger als auch kleine Polaronen neben der Suszeptibilität 3. Ordnung einen Einfluss auf die Brechungsindexänderung haben, da eine nichtlineare Abhängigkeit von der Intensität auch bei Pulslängen von 70 fs festgestellt werden konnte. Analog dazu konnte in Di-Zinn-Hexathiohypodiphosphat ein großer Zwei-Photonen-Absorptionskoeffizient festgestellt werden, welcher für Photonenenergien nahe der Bandkante Werte zeigt, die größer sind als theoretischen Überlegungen zeigen. Eine transiente Absorption nach optischer Anregung, gemessen durch ein Anreg-Abtast-Experiment, sowie Literatur legen nahe, dass in Di-Zinn-Hexathiohypodiphosphat gebundene Lochpolaronen durch optische Anregung entstehen können. Durch den hohen Zwei-Photonen-Absorptionskoeffizienten konnte das Aufzeichnen eines kontrastreichen, dynamischen Amplitudengitters mittels Femtosekundenpulsen gezeigt und nachgewiesen werden. Die Kürze der Femtosekundenpulse ermöglicht aber nicht nur das Aufzeichnen eines Zwei-Photonen-Absorptionsgitters aufgrund der hohen Intensitäten, sondern erlaubt zudem die Beobachtung von Interferenz zwischen verschiedenfarbigen Pulsen. In der Zeitspanne der Pulslänge beträgt die Bewegung der Interferenzstreifen, welche in der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit liegt, nur ein Bruchteil der Streifendistanz, sodass das Interferenzmuster eingefroren und beobachtbar erscheint. Somit lassen sich statische Hologramme in holographischen Filmen, wie auch dynamische Hologramme aufzeichnen. Über ein dynamisches holographisches Gitter mittels Zwei-Photonen-Absorption konnte so eine Frequenzkonversion durch Dopplerverschiebung in Lithiumniobat gezeigt werden.

The reflection and transmission of an electromagnetic TE-polarized plane wave at a dielectric film between two linear semi-infinite media (substrate and cladding) is considered. All media are assumed to be homogeneous in x- and z- direction, isotropic, and non-magnetic. The permittivity of the film is assumed to be characterized by a continuously differentiable function of the transverse coordinate and the field. To obtain solutions of Maxwell´s equations that satisfy the boundary conditions the problem is reduced to a Helmholtz equation, which is transformed to a Volterra integral equation for the field intensity inside the film. The Volterra equation is solved by iteration subject to the appropriate boundary conditions. The (iteration) solutions for the linear case and for the nonlinear case are expressed in terms of a uniformly convergent series and a uniformly convergent sequence, respectively. The uniform convergence is proved using the Banach Fixed-Point Theorem. The condition for its applicability leads to a condition for the parameters of the problem. By iterating the Volterra equation an approximate solution for the intensity inside the film is presented. The mathematical basis of the procedure is outlined in detail. Using an approximate solution, the phase function,the phase shifts on reflection and transmission, the reflectivity and the absorptance are determined.Further iterations of the Volterra equation are possible.Semianalytical and numerical examples illustrate the main features of the approach. The method is succesfully applied to different permittivity functions (real, complex, Kerr-like and saturable nonlinear). The agreement between the approximate analytical solutions and numerical solutions is satisfactory. It seems that the method proposed can serve as a means to optimize certain parameters of the problem (material and/or geometrical) for particular purposes.

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